Не ставте побутові SSD на сервери, Блоги, Комп’ютерне Огляд

Тема згубності використання несерверних серій SSD у серверах аж ніяк не нова. Про це багато разів йшлося на семінарах Intel та інших виробників дисків SSD. Часто це відбувається як результат віри у маркетингові гасла. На останньому графіку наочно видно, що продуктивність побутових SSD в режимі запису під серверним навантаженням цілком можна порівняти з побутовими HDD . А потім виникають легенди про те, що "SSD нічого не дає".

ЛогікаSSD SSD - пристрій, що складається з набору мікросхем флеш-пам'яті NAND, підключених до внутрішнього контролера FTL (flash translation layer). Продуктивність та тривалий термін служби SSD залежать від реалізації контролера та його набору процедур у буферній пам'яті (DRAM) з використанням резерву осередків NAND ( overprovisioning , spare ): з бору сміття, звільнення сторінок пам'яті під новий запис, вирівнювання зносу осередків, фонових перевірок цілісності .

ставте

Для захисту даних є два механізми FTL: корекція помилок (ECC) та заміщення осередків, що виробили свій ресурс, осередками з резерву. Коли їх запас закінчується, SSD приходить кінець.

Буферна пам'ять працює у всіх операціях SSD, пов'язаних із розміщенням даних. Вона енергозалежна. У споживчих SSD захисту DRAM живлення немає. У серверних SSD коректне завершення транзакцій запису при знеструмленні забезпечують суперконденсатори.

По суті, дві визначальні відмінності серверних SSD від побутових:

• Наявність енергонезалежного кешу запису (Power loss protection)

• Великий ресурс перезапису осередків (3-10 DWPD проти 0.1-0.2 DWPD)

Експеримент із споживчимиSSD

Специфікація типового SATA SSD споживчого класуємністю 1 TB виглядає багатообіцяюче:

• QD32 4K Read: 95,000 IOPS

• QD32 4K Write: 90,000 IOPS

• Endurance: 185 TB при п'ятирічній експлуатації.

QD (“queue depth”) – кількість окремих запитів введення-виведення до пристрою під час тестування. Розхоже значення 32 пояснюється обмеженням кількість команд, оброблюваних SATA -пристроєм. У SAS, а тим більше NVMe, межа набагато вища.

Переводячи показники endurance в звичнішу метрику device - writes - per - day ( DWPD ), отримаємо ресурс перезапису

185 TB / (365 days x 5 years = 1825 days ) =

100 GB на день, що складає:

100 GB / 1 TB Загальна допомога = 0.10 DWPD

Спочатку тестовий файл розміром 100 GB був послідовно записаний на SSD кілька разів. Використовувалася утиліта DISKSPD 2.0.18 з установками QD 8 70:30 4 KB змішаним навантаженням читання/запису в 8 потоків. Буфер запису активовано:

diskspd. exe - t 8 - b 4 k - r 4 k - o 1 - w 30 - Su - D - L - d 1800 - Rxml Z :\ load . bin

комп

Тест тривав 30 хвилин. Падіння продуктивності на

10 K IOPS приблизно через дві хвилини – це нормально: у FTL закінчився запас чистих сторінок NAND під нові записи. За вичерпанням резерву SSD працює повільніше, в паузах контролер робить дії відновлення продуктивності: прибирає сміття, звільняє сторінки. У типових сценаріях користувача - як завантаження веб-сторінок - різниці ніхто і не помітить.

Той самий тест, але з наскрізним записом, write - through (- Su w ):

diskspd. exe - t 8 - b 4 k - r 4 k - o 1 - w 30 - Suw - D - L - d 1800 - Rxml Z :\ load . bin

Режим write - through показує справжні затримки NAND, які зазвичай маскуються FTL /буфером.

сервери

Це більше не “ SSD”: за п'ять хвилин роботипродуктивність запису впала до рівняHDD, близько 220 IOPS. FTL, позбавлений буфера, записує дані в комірки, розрулює потоки читання та запису, виконує фонову активність – але дуже повільно. Про "кешування" на таких SSD можна забути. Жити його осередки будуть недовго.

Про важливість енергонезалежного буфера. Всі серверні SSD мають незалежний буфер – це одна з ознак цих пристроїв. З ним SSD гарантує ОС та додаткам коректне завершення операцій запису після потрапляння даних у буфер навіть у разі зникнення енергопостачання. Як правило, він реалізується за рахунок установки на SSD блоку суперконденсаторів (на малюнку нижче маленькі жовтенькі).

сервери

Наявність енергонезалежного буфера забезпечує передбачувано високу та стабільну продуктивність (як на першому графіку), і ресурс осередків виробляється рівномірно. Все це забезпечується серверним SSD під змішаним інтенсивним навантаженням.

В фіналі… Покупці повинні мати можливість вибрати SSD , що відповідає завданням сервера. Так, вони будуть дорожчими, ніж пристрої споживчого класу. Але, сподіваюся, ми переконали вас, чому серверні SSD того варті.Будьте у безпеці!